场效应管在扩音机中的几种用途

在晶体管高传真扩音机电路中，常见到一种特殊的晶体管——场效应管，它与一般晶体管有什么区别呢？在什么场合下需要用到这种管子呢？下面就谈谈这几个问题。

场效应晶体管也是一种具有PN结的半导体器件，只是它的导电原理与一般晶体管不同，它是利用电场的效应来控制电流的变化的，所以才命名为场效应管。场效应管分为两大类：即结型和绝缘栅型。

晶体管扩音机中常用到的是结型场效应管，这种管子具有输入阻抗高、增益高、噪声低等特点。就象一般晶体管分PNP和NPN两种三极管一样，从导电类型上来说场效应管也又分两种：用P型半导体材料作沟道材料的称为P沟道场效应管，用N型半导体材料作沟道材料的称为N沟道场效应管，它们的结构及在电路中的符号如图1。

以图1中N沟道场效应管为例，N型硅棒上下两端分别称为漏极（D极）和源极（S极），漏极起泄漏电子的作用，源极是电子的发源处。硅棒中段两侧的电极称为栅极（G极），是控制电子流通的机构。中间的沟道为电子流通的途径。与晶体三极管相对比，栅极相当于基极，源极相当于发射极，漏极相当于集电极。改变栅极反向偏置电压E\(_{G}\)，就可以控制通过沟道的电流的大小。EG越高（即由负值越向零伏靠近），漏极电流I\(_{D}\)就越大；当EG由负值上升至零伏时，I\(_{D}\)饱和。由于G、S极之间为反向偏置（见图2a），所以G、S极间可以等效为一个如图2b所示的反接二极管，此时管子的输入内阻ri相当于一只硅二极管的反向电阻，数值很高，可高达10\(^{7}\)欧。而一般NPN型三极管的b、e结工作时处于正向偏置（见图3a），可以等效为一个正向偏置的二极管（见图3b），三极管的输入电阻与管子的β值有关，即r\(_{be}\)=(1+β)\(\frac{26(mV)}{I}\)e(mA)，r\(_{be}\)一般为几百欧姆。由此可见场效应管的输入电阻远远高于一般晶体三极管，其输入电阻可与电子管相比。

在文章中常见到的结型场效应管的几个主要参数的含义如下：

1．夹断电压V\(_{P}\)：使IDS关断时的V\(_{GS}\)就是夹断电压VP（夹断相当于三极管的截止）。

2．饱和漏电流I\(_{DSS}\)：即在VGS=0条件下，源漏极之间所加的电压大于|V\(_{P}\)|时沟道中所流过的电流。

3．直流输入电阻R\(_{GS}\)：即在G、S极之间加的电压与栅极电流之比。结型场效应管栅极电流极小，所以RGS一般大于10\(^{7}\)欧。

4．漏源极之间的击穿电压BV\(_{DS}\)：在逐渐增加VDS值时，突然使I\(_{D}\)剧增时的VDS值，即称为源漏击穿电压BV\(_{DS}\)。

5．栅源击穿电压BV\(_{GS}\)：逐渐增加栅源之间反向偏压的绝对值，当栅源间的反向饱和电流急剧增加时的栅源电压，即为栅源击穿电压BVGS。

6．跨导g\(_{m}\)：在一定的VDS时，漏极电流的变化量与使之变化的栅源电压的变化量之比，即为跨导g\(_{m}\)。

7．低频噪声系数N\(_{F}\)：低频噪声主要是由于场效应管内部的载流子不规则运动而引起的，其大小在手册中用分贝（dB）值表示。

1．作高阻抗输入级：图4为用场效应管作输入级的一个放大电路。由于场效应管输入阻抗很高，在和信号源配接时，就可以不考虑管子本身的输入电阻对信号源的影响。例如，在计算图4的输入电阻时，只需考虑R\(_{1}\)、R2的影响，即R\(_{入}\)≈R1‖R\(_{2}\)＝750千欧。由于R入很高，所以可与输出阻抗较高的压电陶瓷唱头或晶体唱头很好的配接。图4放大电路的输出阻抗R\(_{出}\)≈R3=51千欧，可与下一级一般晶体管放大电路的输入端配接。图5为一源极跟随器，这种电路输入阻抗更高。

2．用于等响度控制电路：在高传真扩音机中，为了在小音量时也能得到丰富的低音和清晰的高音，就需要在电路中增加等响度控制电路。图6是一个实用电路，为了使这种电路效果好，BG\(_{1}\)的输出阻抗应尽量小，而BG2的输入阻抗应尽可能大。为此BG\(_{1}\)采用3DG型管，接成射极输出形式，输出阻抗可小到几百欧；BG2采用一只3DJ6型场效应管，接成源极输出形式，输入阻抗极高。

3．用于音调控制电路：将场效应管用于音调控电路，可以获得比较宽范围的高低音提升和衰减。图7是一个实用电路，在此电路中，BG\(_{1}\)有一定的输出阻抗，如果此时BG2采用一般晶体三极管，则当将高、低音提升时，BG\(_{2}\)的基极电流ib2就要上升，于是要求BG\(_{1}\)要供出更大的信号电流，即ic1要上升。由于BG\(_{1}\)有一定输出阻抗，所以在输出阻抗上的信号电压降要增加，BG1能够输出的信号电压下降，BG\(_{2}\)的ib2就要下降，最终使高低音提升量下降。在将高低音进行衰减时，其过程则相反，最终导致衰减量不够。

如果BG\(_{2}\)采用一只晶体三极管，接成射极输出形式，虽然可以提高BG2的输入阻抗，但由于信号经阻容音调网络以后衰减较大，BG\(_{2}\)的电压放大倍数又近似于1，为了能推动下一级OCL或OTL功放电路工作，在BG2和功放级之间还需再加一级电压放大级，使电路变复杂。

如果BG\(_{2}\)如图7所示采用一只3DJ6场效应管，并且从漏极输出信号，则不仅满足了输入阻抗高的要求，而且还能获得一定的电压放大量，不需要在后面再设一级电压放大级。这种电路可以得到100赫和10千赫为±10分贝以上的音调控制范围。

结型场效应管的特点是输入阻抗高、增益高、嗓声低，很适合用于要求输入阻抗高、噪声低的小信号音频放大电路。但是由于场效应管输入阻抗高，栅极电压没有泄放通路，当用电烙铁焊接时，如果电烙铁外壳绝缘不良，外壳带电，当漏电电压高于场效应管的BV\(_{GS}\)时，则容易击穿场效应管。因此在进行焊接时，最好将电烙铁外壳加接地线，或者采用暂时断电利用烙铁余热焊接。在选用场效应管时，应选用结型场效应管，即选用3DJ6或3DJ7。其主要参数应满足：BVDS＞20伏，g\(_{m}\)＞1000μNF≤5dB。

为了使场效应管正常工作，场效应管与一般晶体三极管一样应加以适当的偏置电压，使其建立起正确的工作点，其偏置条件一般比晶体三极管要求更为严格，这一点应特别引起业余爱好者注意。在一般情况下，可依据尽量使失真小、动态范围大的要求来选择偏置电压的高低。对于共源、共漏极电路（如图7中的BG\(_{2}\)和图6中的BG2），可通过调整R\(_{S}\)（即图7中的R11、图6中的R\(_{7}\)），使VGS=-V\(_{S}\)=VP2即可。V\(_{S}\)为S极（源极）对地电压，VP为夹断电压。

在业余条件下，要想准确测知场效应管的各项参数是比较困难的。用万用表只能作一些管子好坏的简单判断，方法是：对N沟道场效应管，可将万用表拨在R×1KΩ档上，黑表笔接“G”，红表笔先后接“S”和“D”，其阻值都应为5～10千欧；用红表笔接“G”极，黑表笔先后接“S”、“D”极，其阻值都应为无限大。对于场效应管各个具体参数的简易测量法可参考本刊1982年第7期《结型场效应管测试器》一文。（张开善 王衍意 侯葆芳）